python基础25——继承&属性查找&多继承的菱形问题&Mixins机制
继承
1、什么是继承
I:继承是一种创建新类的方式，新建的类可称为子类或派生类，父类又可称为基类或超类,子类会遗传父类的属性
II:需要注意的是：python支持多继承
在Python中，新建的类可以继承一个或多个父类
class Parent1(object):
x = 1111
class Parent2(object):
pass
class Sub1(Parent1): # 单继承
pass
class Sub2(Parent1, Parent2): # 多继承
pass
print(Sub1.__bases__)
print(Sub2.__bases__)
print(Sub1.x)
ps1: 在python2中有经典类与新式类之分
新式类：继承了object类的子类，以及该子类的子类子子类。。。
经典：没有继承object类的子类，以及该子类的子类子子类。。。
ps2:在python3中没有继承任何类，那么会默认继承object类，所以python3中所有的类都是新式类
print(Parent1.__bases__)
print(Parent2.__bases__)
III:python的多继承
优点：子类可以同时遗传多个父类的属性，最大限度地重用代码
缺点：
1、违背人的思维习惯：继承表达的是一种什么"是"什么的关系
2、代码可读性会变差
3、不建议使用多继承，有可能会引发可恶的菱形问题，扩展性变差，
如果真的涉及到一个子类不可避免地要重用多个父类的属性，应该使用Mixins
2、为何要用继承：用来解决类与类之间代码冗余问题
3、如何实现继承
示范1：类与类之间存在冗余问题
class Student:
school = 'OLDBOY'
def __init__(self, name, age, sex):
self.name = name
self.age = age
self.sex = sex
def choose_course(self):
print('学生%s 正在选课' % self.name)
class Teacher:
school = 'OLDBOY'
def __init__(self, name, age, sex, salary, level):
self.name = name
self.age = age
self.sex = sex
self.salary = salary
self.level = level
def score(self):
print('老师 %s 正在给学生打分' % self.name)
示范2：基于继承解决类与类之间的冗余问题
class OldboyPeople:
school = 'OLDBOY'
def __init__(self, name, age, sex):
self.name = name
self.age = age
self.sex = sex
class Student(OldboyPeople):
def choose_course(self):
print('学生%s 正在选课' % self.name)
stu_obj = Student('lili', 18, 'female')
print(stu_obj.__dict__)
print(stu_obj.school)
stu_obj.choose_course()
class Teacher(OldboyPeople):
# 老师的空对象，'egon',18,'male',3000,10
def __init__(self, name, age, sex, salary, level):
# 指名道姓地跟父类OldboyPeople去要__init__
OldboyPeople.__init__(self, name, age, sex)
self.salary = salary
self.level = level
def score(self):
print('老师 %s 正在给学生打分' % self.name)
tea_obj = Teacher('egon', 18, 'male', 3000, 10)
print(tea_obj.__dict__)
print(tea_obj.school)
tea_obj.score()
属性的查找
# 单继承背景下的属性查找
示范一：
class Foo:
def f1(self):
print('Foo.f1')
def f2(self):
print('Foo.f2')
self.f1() # obj.f1()
class Bar(Foo):
def f1(self):
print('Bar.f1')
obj = Bar()
obj.f2()
# Foo.f2
# Foo.f1
示范二：
class Foo:
def f1(self):
print('Foo.f1')
def f2(self):
print('Foo.f2')
Foo.f1(self) # 调用当前类中的f1
class Bar(Foo):
def f1(self):
print('Bar.f1')
obj = Bar()
obj.f2()
# Foo.f2
# Foo.f1
示范三：
class Foo:
def __f1(self): # _Foo__f1
print('Foo.f1')
def f2(self):
print('Foo.f2')
self.__f1() # self._Foo__f1,# 调用当前类中的f1
class Bar(Foo):
def __f1(self): # _Bar__f1
print('Bar.f1')
obj = Bar()
obj.f2()
# Foo.f2
# Foo.f1
多继承带来的菱形问题
一：菱形问题介绍与MRO
class A(object):
# def test(self):
# print('from A')
pass
class B(A):
def test(self):
print('from B')
pass
class C(A):
# def test(self):
# print('from C')
pass
class D(C, B):
# def test(self):
# print('from D')
pass
print(D.mro()) # 类D以及类D的对象访问属性都是参照该类的mro列表
obj = D()
obj.test()
print(D.test)
print(C.mro()) # 类C以及类C的对象访问属性都是参照该类的mro列表
c = C()
c.test()
# 总结：类相关的属性查找（类名.属性，该类的对象.属性），都是参照该类的mro
二：如果多继承是非菱形继承，经典类与新式的属性查找顺序一样：
都是一个分支一个分支地找下去，然后最后找object
class E:
# def test(self):
# print('from E')
pass
class F:
def test(self):
print('from F')
class B(E):
# def test(self):
# print('from B')
pass
class C(F):
# def test(self):
# print('from C')
pass
class D:
def test(self):
print('from D')
class A(B, C, D):
# def test(self):
# print('from A')
pass
# 新式类
print(A.mro()) # A->B->E->C->F->D->object
obj = A()
obj.test() # 结果为：from F
三：如果多继承是菱形继承，经典类与新式类的属性查找顺序不一样：
经典类：深度优先，会在检索第一条分支的时候就直接一条道走到黑，即会检索大脑袋（共同的父类）
新式类：广度优先，会在检索最后一条分支的时候检索大脑袋
class G: # 在python2中，未继承object的类及其子类，都是经典类
# def test(self):
# print('from G')
pass
class E(G):
# def test(self):
# print('from E')
pass
class F(G):
def test(self):
print('from F')
class B(E):
# def test(self):
# print('from B')
pass
class C(F):
def test(self):
print('from C')
class D(G):
def test(self):
print('from D')
class A(B, C, D):
# def test(self):
# print('from A')
pass
# 新式类
print(A.mro()) # A->B->E->C->F->D->G->object
# 经典类：A->B->E->G->C->F->D
obj = A()
obj.test() #
总结：
多继承到底要不用？？？
要用，但是规避几点问题
1、继承结构尽量不要过于复杂
2、推荐使用mixins机制：在多继承的背景下满足继承的什么"是"什么的关系
Mixins机制
一个子类可以同时继承多个父类，这样的设计常被人诟病，一来它有可能导致可恶的菱形问题，二来在人的世界观里继承应该是个”is-a”关系。 比如轿车类之所以可以继承交通工具类，是因为基于人的世界观，我们可以说：轿车是一个(“is-a”)交通工具，而在人的世界观里，一个物品不可能是多种不同的东西，因此多重继承在人的世界观里是说不通的，它仅仅只是代码层面的逻辑。不过有没有这种情况，一个类的确是需要继承多个类呢？
答案是有，我们还是拿交通工具来举例子:
民航飞机、直升飞机、轿车都是一个（is-a）交通工具，前两者都有一个功能是飞行fly，但是轿车没有，所以如下所示我们把飞行功能放到交通工具这个父类中是不合理的
class Vehicle: # 交通工具
def fly(self):
'''
飞行功能相应的代码
'''
print("I am flying")
class CivilAircraft(Vehicle): # 民航飞机
pass
class Helicopter(Vehicle): # 直升飞机
pass
class Car(Vehicle): # 汽车并不会飞，但按照上述继承关系，汽车也能飞了
pass
但是如果民航飞机和直升机都各自写自己的飞行fly方法，又违背了代码尽可能重用的原则（如果以后飞行工具越来越多，那会重复代码将会越来越多）。
怎么办？？？为了尽可能地重用代码，那就只好在定义出一个飞行器的类，然后让民航飞机和直升飞机同时继承交通工具以及飞行器两个父类，这样就出现了多重继承。这时又违背了继承必须是”is-a”关系。这个难题该怎么解决？
不同的语言给出了不同的方法，让我们先来了解Java的处理方法。Java提供了接口interface功能，来实现多重继承：
// 抽象基类：交通工具类
public abstract class Vehicle {
}
// 接口：飞行器
public interface Flyable {
public void fly();
}
// 类：实现了飞行器接口的类，在该类中实现具体的fly方法，这样下面民航飞机与直升飞机在实现fly时直接重用即可
public class FlyableImpl implements Flyable {
public void fly() {
System.out.println("I am flying");
}
}
// 民航飞机，继承自交通工具类，并实现了飞行器接口
public class CivilAircraft extends Vehicle implements Flyable {
private Flyable flyable;
public CivilAircraft() {
flyable = new FlyableImpl();
}
public void fly() {
flyable.fly();
}
}
// 直升飞机，继承自交通工具类，并实现了飞行器接口
public class Helicopter extends Vehicle implements Flyable {
private Flyable flyable;
public Helicopter() {
flyable = new FlyableImpl();
}
public void fly() {
flyable.fly();
}
}
// 汽车，继承自交通工具类，
public class Car extends Vehicle {
}
现在我们的飞机同时具有了交通工具及飞行器两种属性，而且我们不需要重写飞行器中的飞行方法，同时我们没有破坏单一继承的原则。飞机就是一种交通工具，可飞行的能力是飞机的属性，通过继承接口来获取。
回到主题，Python语言可没有接口功能，但Python提供了Mixins机制，简单来说Mixins机制指的是子类混合(mixin)不同类的功能，而这些类采用统一的命名规范（例如Mixin后缀），以此标识这些类只是用来混合功能的，并不是用来标识子类的从属"is-a"关系的，所以Mixins机制本质仍是多继承，但同样遵守”is-a”关系，如下
class Vehicle: # 交通工具
pass
class FlyableMixin:
def fly(self):
'''
飞行功能相应的代码
'''
print("I am flying")
class CivilAircraft(FlyableMixin, Vehicle): # 民航飞机
pass
class Helicopter(FlyableMixin, Vehicle): # 直升飞机
pass
class Car(Vehicle): # 汽车
pass
# ps: 采用某种规范（如命名规范）来解决具体的问题是python惯用的套路
可以看到，上面的CivilAircraft、Helicopter类实现了多继承，不过它继承的第一个类我们起名为FlyableMixin，而不是Flyable，这个并不影响功能，但是会告诉后来读代码的人，这个类是一个Mixin类，表示混入(mix-in)，这种命名方式就是用来明确地告诉别人（python语言惯用的手法），这个类是作为功能添加到子类中，而不是作为父类，它的作用同Java中的接口。所以从含义上理解，CivilAircraft、Helicopter类都只是一个Vehicle，而不是一个飞行器。
使用Mixin类实现多重继承要非常小心
- 首先它必须表示某一种功能，而不是某个物品，python 对于mixin类的命名方式一般以 Mixin, able, ible 为后缀
- 其次它必须责任单一，如果有多个功能，那就写多个Mixin类，一个类可以继承多个Mixin，为了保证遵循继承的“is-a”原则，只能继承一个标识其归属含义的父类
- 然后，它不依赖于子类的实现
- 最后，子类即便没有继承这个Mixin类，也照样可以工作，就是缺少了某个功能。（比如飞机照样可以载客，就是不能飞了）
Mixins是从多个类中重用代码的好方法，但是需要付出相应的代价，我们定义的Minx类越多，子类的代码可读性就会越差，并且更恶心的是，在继承的层级变多时，代码阅读者在定位某一个方法到底在何处调用时会晕头转向，如下
class Displayer:
def display(self, message):
print(message)
class LoggerMixin:
def log(self, message, filename='logfile.txt'):
with open(filename, 'a') as fh:
fh.write(message)
def display(self, message):
super().display(message) # super的用法请参考下一小节
self.log(message)
class MySubClass(LoggerMixin, Displayer):
def log(self, message):
super().log(message, filename='subclasslog.txt')
obj = MySubClass()
obj.display("This string will be shown and logged in subclasslog.txt")
# 属性查找的发起者是obj,所以会参照类MySubClass的MRO来检索属性
#[<class '__main__.MySubClass'>, <class '__main__.LoggerMixin'>, <class '__main__.Displayer'>, <class 'object'>]
# 1、首先会去对象obj的类MySubClass找方法display，没有则去类LoggerMixin中找，找到开始执行代码
# 2、执行LoggerMixin的第一行代码：执行super().display(message)，参照MySubClass.mro(),super会去下一个类即类Displayer中找，找到display，开始执行代码，打印消息"This string will be shown and logged in subclasslog.txt"
# 3、执行LoggerMixin的第二行代码：self.log(message)，self是对象obj，即obj.log(message)，属性查找的发起者为obj，所以会按照其类MySubClass.mro(),即MySubClass->LoggerMixin->Displayer->object的顺序查找，在MySubClass中找到方法log，开始执行super().log(message, filename='subclasslog.txt')，super会按照MySubClass.mro()查找下一个类，在类LoggerMixin中找到log方法开始执行，最终将日志写入文件subclasslog.txt
ps：课外了解小知识
Java只允许接口的多重继承。接口本质上是抽象基类，具有所有抽象方法，没有数据成员。
与java一样，python也有抽象类的概念但是同样需要借助模块实现，抽象类是一个特殊的类，它的特殊之处在于只能被继承，不能被实例化，继承的子类必须实现抽象基类规定的方法，这样便可保证始终只有一个特定方法或属性的实现，并且不会产生歧义，因而也可以起到避免菱形问题的作用
java的interface：https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/7340153.html#_label6
python的抽象基类：https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/7340153.html#_label7
